現(xiàn)代電子設(shè)備的電源配置文件中通常至少有幾個模擬電源軌。這尤其適用于消費電子、汽車、醫(yī)藥和智能家居設(shè)備。構(gòu)建優(yōu)化的功率配置文件要求器件在功能和電流消耗方面具有空間限制和效率。

　　因此，在設(shè)計階段選擇高級傳感器或其他模擬電源組件非常重要。選擇穩(wěn)健的電源解決方案以實現(xiàn)所需的系統(tǒng)性能也很重要。

　　在這里，電源管理集成電路(PMIC)可用于提供高質(zhì)量電源，同時節(jié)省PCB面積。PMIC 包括高性能 LDO、內(nèi)置電源排序器、GPIO、邏輯元件、溫度傳感器和各種保護功能，使設(shè)計工程師能夠替換其他幾種 IC。這也使最終產(chǎn)品更加緊湊，開發(fā)過程更容易。

　　下面是一個設(shè)計案例研究，說明了PMIC如何在基于圖像傳感器的設(shè)計中工作。

　　圖像傳感器應(yīng)用中的PMIC

　　圖像傳感器是使用PMIC的典型消費類設(shè)備。它在手機、機器人和增強現(xiàn)實 (AR) 小工具等應(yīng)用中很常見。圖像傳感器在功耗和其他定性特性(如輸出噪聲和電源抑制比(PSRR))方面都具有復(fù)雜的功率曲線。

　　正確的排序是避免傳感器故障和保證系統(tǒng)可靠性的要求之一。由電源排序器管理的PMIC是一種解決方案，通常用于板載圖像傳感器的應(yīng)用。時序控制器可以是物理IC，也可以是主控制器的一部分。在任何情況下，電源排序器都能為上電和斷電提供適當(dāng)?shù)臅r序。電源軌之間的典型圖像傳感器延遲在10 μs至10 ms范圍內(nèi)。

　　板載多個圖像傳感器的應(yīng)用很受歡迎，它們不可避免地需要強大的電源和正確的排序。這可以通過每個傳感器的專用PMIC和一個電源排序器來完成。雖然該解決方案比分立LDO方法占用的空間更少，但無論如何都會占用空間。對于主控制器的代碼復(fù)雜性也是如此，因為排序通常由其資源處理。

　　本文介紹了以下示例 SLG51002，一種提供基于時序的離散電源排序器功能的 PMIC;它還提供事件觸發(fā)的排序。事件觸發(fā)器可以來自各種輸入，包括 6 個 GPIO，I2C 線和標(biāo)志，如溫度、VOUT_OK和電流限制。組合邏輯元件允許用戶創(chuàng)建特定的設(shè)計。

　　獨立序列的工作原理

　　讓我們展示一個典型的PMIC如何管理兩個具有獨立電源序的圖像傳感器。這些序列中的每一個都預(yù)期由外部控制信號觸發(fā)。這里，SLG51002用作單芯片解決方案，主要目標(biāo)是減少MCU的負載并降低其固件復(fù)雜性。

　　圖像傳感器 1 的電源(啟用/禁用)序列由 GPIO3 上的信號觸發(fā)。類似地，圖像傳感器2由GIPO4觸發(fā)。圖像傳感器 1 和 2 的電源可以相互獨立控制。作為一項附加功能，MCU可以使用用于圖像傳感器1的GPIO1和用于圖像傳感器2的GPIO2檢查LDO狀態(tài)，并通過I2C.

　　傳感器 1 序列包括四個電源軌和一個使用 GPIO1 的可選狀態(tài)標(biāo)志?？蛇x狀態(tài)標(biāo)志可以在 GPIO1 上實現(xiàn)，僅當(dāng)上述電源軌的所有電壓都VOUT_OK時，才會引發(fā)該標(biāo)志。

　　數(shù)字 1 圖中顯示了圖像傳感器1所需的上電和關(guān)斷序列。源： 瑞薩電子

　　傳感器 2 序列包括三個電源軌和一個使用 GPIO2 的可選狀態(tài)標(biāo)志。可以在 GPIO2 上實現(xiàn)可選的狀態(tài)標(biāo)志，僅當(dāng)上述電源軌的所有電壓都VOUT_OK時，才會引發(fā)該標(biāo)志。

　　數(shù)字 2 圖中顯示了圖像傳感器2所需的上電和關(guān)斷序列。來源：瑞薩電子

　　圖3 顯示 PMIC 的內(nèi)部路由。來自 GPIO3 的傳感器 1 控制信號觸發(fā)“電源排序器”。本機將為傳感器 1 執(zhí)行上電和斷電序列。資源0-4的輸出按所需順序連接并路由到LDO穩(wěn)壓器。

　　圖3 圖中顯示了傳感器 1 的電源排序器設(shè)計配置。來源：瑞薩電子

　　圖4 顯示 LDO 之間預(yù)配置的延遲時間。要打開此菜單，請雙擊電源排序器塊。如果所有LDO都正確啟用，查找表(LUT)將形成GPIO1信號，該信號將達到高電平。

　　圖4 該圖顯示了上電狀態(tài)控制時序。來源：瑞薩電子

　　圖 4 和 圖5 顯示電源序列器塊的配置窗口。電源時隙延遲時間可以設(shè)置為上電和斷電。該設(shè)計為每個LDO的延遲配置為10 ms。

　　圖5 該圖顯示了掉電狀態(tài)控制時序。來源：瑞薩電子

　　如圖 3 所示， 圖6 顯示芯片的內(nèi)部布線。來自 GPIO4 的傳感器 2 控制信號在 DLY1、DLY2 和 DLY3 模塊上路由。每個模塊的延遲可以獨立設(shè)置開機和關(guān)機。所提出的設(shè)計在電源軌之間的延遲等于10 ms.GPIO2將在正確啟用所有列出的LDO后引發(fā)一個標(biāo)志。

　　圖6 顯示了傳感器 2 中延遲模塊的設(shè)計配置。來源：瑞薩電子

　　測量結(jié)果

　　全芯片設(shè)計顯示了兩個獨立的電源排序器，每個由外部信號控制。生成的波形如下所示。

　　圖7 顯示傳感器 1 (CAM1) 的打開和關(guān)閉。來源：瑞薩電子

　　圖8 顯示傳感器 2 (CAM1) 的打開和關(guān)閉。來源：瑞薩電子

　　圖9 顯示傳感器 1 (CAM1) 和傳感器 2 (CAM2) 的開啟，傳感器 2 (CAM2) 和傳感器 1 (CAM1) 顯示關(guān)閉。來源：瑞薩電子

　　圖10 顯示傳感器 2 (CAM2) 和傳感器 1 (CAM1) 的開啟，傳感器 2 (CAM2) 和傳感器 1 (CAM1) 顯示關(guān)閉。來源：瑞薩電子

　　本文演示了如何使用單芯片電源解決方案處理具有多個獨立場景的復(fù)雜時序，以滿足高級傳感器應(yīng)用的需求。使用PMIC將占用更少的電路板空間，降低電流消耗，并降低最終設(shè)計解決方案的成本。

　　Oleh Lastovetskyi是瑞薩電子的初級應(yīng)用工程師。